项城地区气溶胶浓度变化特征分析

龚局

摘 要：本文通过对项城市环境监测站2015～2019年监测的气溶胶中黑碳浓度与吸收系数、散射系数、单次散射反照率进行了分析讨论。结果表明：气溶胶浓度月均值在3.1-14.8μg·m-3之间变化，月平均极大值出现在2016年12月份，而月平均最低值出现在2018年7月份;气溶胶年浓度（年均值达到8.4μg·m-3）呈逐年下降趋势，平均每年下降约1μg·m-3左右;气溶胶浓度的季节变化表现为旱季（春、秋、冬季）浓度与夏季相比，明显偏高，近5年旱季的平均值为8.9μg·m-3，而夏季平均浓度仅有8.0μg·m-3。

关键词：项城市 气溶胶成分 变化趋势 特征

在大气物理、化学变化过程中，大气气溶胶浓度具有决定性的作用，它直接影响着云的形成、云量变化以及能见度的大小。研究[1-3]表明：气溶胶对全球变暖的影响仅次于二氧化碳，因而，气溶胶浓度变化对全球气候变暖和区域气候变化和区域环境效应都有重要影响。

气溶胶粒子是悬浮在大气中的直径3-10-10μm的固体或液体粒子，其质量仅占整个大气质量的十亿分之一，但其对大气辐射传输和水循环均有重要的影响。此外气候变化、大气微量成分的循环及人类健康等也受气溶胶的影响。人类活动有利于气溶胶粒子的大量排放，工业化的发展促进了空气污染物增量。同时，大气气溶胶中的有害物质严重影响着人民群众的健康，大气气溶胶对气候变化也有重要的影响。

项城市是气溶胶颗粒物大气污染相当严重的区域之一。随着地方经济的发展，大量土地的工业化利用、植被不断减少，导致大气污染事件十分频繁，而这些事件的频繁发生也已经引起政府和公众的广泛关注。

一、资料来源与处理方法

本文资料来自项城市空气质量监测站，时间长度为2015～2019年连续观测记录，运用数理统计和趋势回归方法，对该地区的气溶胶分布、变化趋势进行了分析。

二、气溶胶浓度变化特征

通过对2015～2019年的观测资料的初步分析，可知：2016年12月份出现月均值的极大值，其极小值则出现在2018年7月份。总的来说，气溶胶浓度月均值的变化在3.1-14.8μg·m-3之间;气溶胶浓度平均值在近5年为8.4μg·m-3，浓度变化呈逐年下降趋势，平均每年下降幅度为1μg·m-3左右;季节变化特征为旱季（春、秋和冬季）气溶胶浓度比较高，多年平均为8.9μg·m-3，雨季（夏季）濃度相对而言气溶胶较低，多年平均是8.0μg·m-3;与国内其他地区相比，项城市夏季的气溶胶的浓度（均值为7.8μg·m-3）要比北京的气溶胶浓度明显偏低，而在旱季的气溶胶浓度则低于北京冬季的11.4μg·m-3，但是总的来说项城市各季节的气溶胶浓度都要高于长江以南地区。

三、气溶胶各成分的日变化特征

从近5年的逐日气溶胶观测资料来看，可以看出来：气溶胶中黑碳浓度、吸收系数等的平均日变化都有很明显的日变化特征。黑碳浓度在一天中会在清晨8时与傍晚19～20时出现两个峰值，而在中午13～14时，黑碳浓度最低，混合层的日变化特征与清晨的高浓度和中午的低浓度有着密切的关系，而粒子排放可能跟傍晚的高浓度有关。散射系数与吸收系数的日变化特征与之非常相似，不同的是，清晨吸收系数高值出现时间约在9时左右，与散射系数高值出现的时间相比，偏早约1小时。在一日中，散射系数的日变化幅度明显大于吸收系数的日变化;单次散射反照率的最大值和最小值分别出现在中午13～14时与19时与7时，由此来看单次散射反照率的日变化与吸收系数是相反的。此外，在清晨（6～8时）太阳出来时，单次散射反照率会增加，中午10时左右达到最大值，并持续到下午16时前。而在此期间，散射系数与吸收系数均为下降趋势。

四、小结

通过对项城市空气质量监测站2015～2019年的气溶胶及其成分的观测资料进行分析，可知：

（一）气溶胶浓度月均值在3.1-14.8μg·m-3之间变化，近5年来，气溶胶浓度年平均值为8.4μg·m-3，呈逐年下降趋势，平均每年下降约1.0μg·m-3左右;春、秋、冬三个季度的气溶胶浓度（多年平均为8.9μg·m-3）与夏季（多年平均在8.0μg·m-3）相比来说，春、秋、冬季是比较高的，夏季是比较低的;2016年12月份和2018年7月份分别出现月均值极大值和极小值。

（二）气溶胶中黑碳浓度、吸收系数、散射系数等的平均日变化都有显著的日变化特征。在一天中，黑碳浓度有两个峰值，分别出现在清晨8时与傍晚19～20时，而中午13～14时黑碳浓度最低;散射系数与吸收系数的日变化特征也存在着很多相似之处，清晨吸收系数高值出现时间约在9时左右，与散射系数高值出现的时间相比，偏早约1小时;单次散射反照率的最大值出现在中午13～14时，而最小值分别出现在7时与19时。

（三）边界层的改变以及区域交通等排放可能是引起气溶胶成分发生日变化的原因。

参考文献

[1]王庚辰，孔琴心，任丽新等.北京地区大气中的黑碳气溶胶及其变化特征[C]//中国颗粒学会年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会.2002.

[2]秦世广，汤洁，温玉璞.黑碳气溶胶及其在气候变化研究中的意义[J].气象，2001，27：3—7.

[3]毛节泰，李成才.气溶胶辐射特性的观测研究[J].气象学报，2005，63（5）：622—635.